Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 63, Issue: 2, 2011
  • pp: 454-458

download: article (PL)

Influence of microstructure on the thermal stress distribution and fracture toughness of SiC-TiB2 composites

Abstract (EN)

The presented experimental work has been based on SiC-TiB2 particulate composites in which the matrix had lower coefficient of thermal expansion (CTE) than particulate filler. Such difference in the thermal expansion coefficients between composite constituents induces thermal stresses in the material, that may lead to increased fracture energy. Several materials having similar filler content but different microstructure were produced. Their basic mechanical properties were measured, and photographic documentation was collected. The data were used for a quantitative analysis of the microstructure parameters and modeling the thermal stress state. The results of calculations were compared with the results of the microstructure analysis. It allowed determination of the influence of size and shape of the filler particles on the distribution of thermal stresses in the composites. It also enabled to find a relation between the observed increase of fracture toughness and the microstructure parameters.

Keywords (EN): Composites, SiC-TiB2, Thermal stresses, Modeling, FEM

Wpływ mikrostruktury na rozkład naprężeń cieplnych i odporność na kruche pękanie w kompozytach SiC-TiB2

Grabowski G.

Abstract (PL)

Prezentowana praca badawcza została oparta na kompozycie ziarnistym SiC-TiB2, w którym osnowa charakteryzuje się mniejszym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej niż faza zdyspergowana w osnowie. Takie zróżnicowanie właściwości jest powodem powstawania w materiale naprężeń cieplnych mogących zwiększać energię pękania. Podczas pracy otrzymano szereg kompozytów posiadających zbliżony udział fazy zdyspergowanej różniących się jednakże mikrostrukturą. Wyznaczono dla nich podstawowe właściwości mechaniczne i stworzono dokumentację fotograficzną, która posłużyła do wykonania analizy ilościowej parametrów mikrostruktury oraz modelowania stanu naprężeń cieplnych. Rezultaty obliczeń zostały skonfrontowane z wynikami analizy mikrostruktury. Dzięki temu określono wpływ wielkości i kształtu ziaren fazy wtrąconej na rozkład naprężeń cieplnych w badanych kompozytach. Pozwoliło to również na powiązanie obserwowanego wzrostu odporności na kruche pękanie z wyznaczonymi parametrami mikrostruktury.

Keywords (PL): kompozyty, SiC-TiB2, naprężenia cieplne, modelowanie, MES

return…